《被動(dòng)運輸》細胞的物質(zhì)輸入和輸出PPT
第一部分內容：必備知識·素養奠基
一、水進(jìn)出細胞的原理
1.滲透作用:
(1)含義:水分子(或其他溶劑分子)通過(guò)_______的擴散。
(2)方向:從_____________的一側向___________的一側滲透。
2.水進(jìn)出動(dòng)物細胞(以哺乳動(dòng)物紅細胞為例):
(1)動(dòng)物細胞所形成的“滲透裝置”。
①半透膜:_______。
②濃度差:_____________________________。
(2)現象。
①當外界溶液濃度_____細胞質(zhì)的濃度時(shí),細胞失水。
②當外界溶液濃度_____細胞質(zhì)的濃度時(shí),水分進(jìn)出平衡。
③當外界溶液濃度_____細胞質(zhì)的濃度時(shí),細胞吸水。
【激疑】
動(dòng)物細胞長(cháng)時(shí)間處于低滲溶液中細胞形態(tài)會(huì )發(fā)生什么變化?
提示:細胞膨脹,有可能漲破。
3.水進(jìn)出植物細胞(以成熟植物細胞為例):植物細胞所形成的“滲透裝置”。
(1)半透膜(原生質(zhì)層):_____________________________________。
(2)濃度差:細胞液與外界溶液之間的濃度差。
二、探究植物細胞的吸水和失水
1.探究過(guò)程:
提出問(wèn)題→_________→實(shí)驗設計思路→_________→記錄結果→分析結果,得出結論→___________→進(jìn)一步探究。
2.實(shí)驗原理:
3.材料分析:
(1)選擇材料必須是活細胞,因為_(kāi)__________________________________________________________________________。
(2)要用含有_________的成熟植物細胞。
(3)洋蔥鱗片葉外表皮細胞的液泡為_(kāi)____,易于觀(guān)察。
4.實(shí)驗過(guò)程:
三、被動(dòng)運輸——自由擴散和協(xié)助擴散
1.特點(diǎn):物質(zhì)進(jìn)出細胞時(shí),___濃度梯度進(jìn)行的擴散。
2.兩種被動(dòng)運輸的方式:
(1)自由擴散與協(xié)助擴散的圖形。
①甲屬于_________,也叫_________。
判斷理由:___________________________。
②乙屬于_________,也叫_________。
判斷理由:_________________________。
(2)自由擴散與協(xié)助擴散的比較。
下列屬于自由擴散的是_______,屬于協(xié)助擴散的是_______。
①順濃度運輸
②逆濃度運輸
③需要轉運蛋白
... ... ...
被動(dòng)運輸PPT，第二部分內容：關(guān)鍵能力·素養形成
知識點(diǎn)一 滲透現象及原理分析
1.滲透作用與擴散作用的比較:
2.滲透作用的對象、實(shí)質(zhì):
(1)滲透對象:滲透作用的對象是指溶劑分子,而不是溶質(zhì)分子。
(2)擴散方向:滲透時(shí)溶劑分子的擴散是雙向的。
(3)平衡實(shí)質(zhì):滲透平衡是指半透膜兩側的水分子移動(dòng)到達平衡狀態(tài)。
【思考·討論】
1.半透膜兩側溶劑分子的擴散方向取決于一種溶質(zhì)濃度還是取決于溶質(zhì)的總濃度?(科學(xué)思維)
提示:取決于半透膜兩側溶質(zhì)的總濃度,也就是所有溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度。
2.教材中滲透裝置漏斗液面達到平衡狀態(tài)時(shí),試比較漏斗內外側液體濃度的高低,并分析原因。(科學(xué)思維)
提示:(1)漏斗內是蔗糖溶液,燒杯中是清水,蔗糖溶液濃度>清水。
(2)漏斗內的液體濃度高,保持向上的吸水力,當吸水力與液柱的重力相等時(shí)達到平衡。
【素養案例】
某同學(xué)為探究膜的通透性而設計了如圖所示的滲透裝置,開(kāi)始時(shí)燒杯內的液面和長(cháng)頸漏斗內的液面相平。在長(cháng)頸漏斗內液面上升的過(guò)程中 ( )
A.液面上升的速率先加快后減慢,最終維持穩定
B.水分子通過(guò)半透膜從清水向蔗糖溶液擴散的速率逐漸增大
C.當半透膜兩側液體濃度相等時(shí),水分子不再通過(guò)半透膜擴散
D.當半透膜兩側水分子進(jìn)出速率相等時(shí),長(cháng)頸漏斗內液面最高
【解題導引】
(1)回憶關(guān)鍵知識點(diǎn):水分子擴散的速率與濃度差大小的關(guān)系:濃度差越大,擴散的越快。
(2)認清滲透平衡的本質(zhì):滲透壓(長(cháng)頸漏斗的吸水力)=液柱的重力。
【解析】選D。液面上升的速率開(kāi)始時(shí)最快,隨后逐漸減慢,A項錯誤;水分子通過(guò)半透膜由清水向蔗糖溶液擴散的速率逐漸減小,B項錯誤;半透膜兩側液體濃度相等時(shí),水分子進(jìn)出的速率相等,而不是不再通過(guò)半透膜擴散,C項錯誤;當半透膜兩側水分子進(jìn)出速率相等時(shí),達到動(dòng)態(tài)平衡,長(cháng)頸漏斗內液面達到最高,D項正確。
【素養·探究】——母題追問(wèn)
(1)科學(xué)思維——演繹與推理
若要使漏斗液面上升的更高,可采取什么措施?
提示:向漏斗中添加一些蔗糖或其他不能通過(guò)半透膜的溶質(zhì)。
(2)科學(xué)思維——演繹與推理
若在平衡狀態(tài)下向燒杯中添加少量葡萄糖(不能通過(guò)半透膜),漏斗液面會(huì )有什么變化?為什么?
提示:漏斗液面下降。因為半透膜兩側的濃度差降低了。
【素養·遷移】
向豬膀胱內注入一半質(zhì)量分數為30%的蔗糖溶液,扎緊入口,然后將其浸入質(zhì)量分數為5%的蔗糖溶液中,每隔10 min稱(chēng)一次豬膀胱的重量,能正確表示測定結果的是圖中的( )
【解析】選B。豬膀胱是半透膜,蔗糖不能通過(guò),水能通過(guò)。外界蔗糖溶液濃度小于豬膀胱中蔗糖溶液的濃度,水分子從低濃度溶液通過(guò)半透膜進(jìn)入高濃度溶液,即水從5%的蔗糖溶液流向注有質(zhì)量分數為30%的蔗糖溶液的豬膀胱中,膀胱中溶液的重量不斷增加,直到膀胱兩側溶液濃度相當時(shí),水分進(jìn)出處于相對平衡狀態(tài),故膀胱的重量不發(fā)生變化,即B正確。
... ... ...
知識點(diǎn)二 探究細胞的吸水和失水
1.實(shí)驗過(guò)程分析:
(1)細胞變化:
(2)兩組對照:
(3)操作細節:
①滴加蔗糖溶液或清水時(shí),應在實(shí)驗臺上操作,滴加液體不要太多,避免污染物鏡鏡頭。
②觀(guān)察質(zhì)壁分離的時(shí)間不宜過(guò)長(cháng),以免細胞因長(cháng)時(shí)間處于失水狀態(tài)而死亡,影響對復原現象的觀(guān)察。
2.質(zhì)壁分離及復原實(shí)驗的應用:
(1)可確定植物細胞膜的存在。
正常生理狀態(tài)下,植物的細胞膜與細胞壁緊貼在一起。通過(guò)光學(xué)顯微鏡,只能看到細胞壁。當質(zhì)壁分離時(shí),由于原生質(zhì)層的收縮,光學(xué)顯微鏡下會(huì )在細胞壁內側觀(guān)察到一個(gè)邊界。邊界的存在,間接證明了細胞膜的存在。
(2)判斷細胞的死活。
在一定濃度的蔗糖溶液中,植物細胞若發(fā)生質(zhì)壁分離,則證明細胞處于存活狀態(tài)。
(3)測量細胞液的濃度。
①測量原理:植物細胞在低滲溶液和等滲溶液中均不會(huì )發(fā)生質(zhì)壁分離,只有在高滲溶液中才會(huì )發(fā)生質(zhì)壁分離的現象。
②測量關(guān)鍵:配制一系列濃度梯度的溶液,分別鏡檢。
【思考·討論】
1.將植物細胞放在清水中,當細胞表現為不再吸水時(shí),細胞內外濃度是否相等?為什么?(科學(xué)思維)
提示:不相等。因為細胞外是清水,濃度為零,肯定是細胞內濃度高。細胞不再吸水的原因是細胞壁的束縛造成的。
2.參照動(dòng)物細胞在低濃度溶液中吸水漲破,若將植物細胞放入清水中是否也會(huì )發(fā)生吸水漲破?(科學(xué)思維)
提示:植物細胞在清水中不會(huì )漲破,細胞壁起到保護和支持作用。
【素養案例】
(2017·全國卷Ⅱ)將某種植物的成熟細胞放入一定濃度的物質(zhì)A溶液中,發(fā)現其原生質(zhì)體(即植物細胞中細胞壁以?xún)鹊牟糠?的體積變化趨勢如圖所示,下列敘述正確的是( )
A.0～4 h內物質(zhì)A沒(méi)有通過(guò)細胞膜進(jìn)入細胞內
B.0～1 h內細胞體積與原生質(zhì)體體積的變化量相等
C.2～3 h內物質(zhì)A溶液的滲透壓小于細胞液的滲透壓
D.0～1 h內液泡中液體的滲透壓大于細胞質(zhì)基質(zhì)的滲透壓
【解題導引】
(1)獲取關(guān)鍵信息:根據曲線(xiàn)變化正確判斷原生質(zhì)體處于失水(體積縮小)還是吸水(體積增大)狀態(tài)。
(2)分析濃度變化對吸水、失水的影響:外界溶液濃度>細胞液濃度,細胞失水;反之,吸水。
(3)關(guān)鍵知識點(diǎn):理解質(zhì)壁分離后自動(dòng)復原的原因:外界溶液進(jìn)入細胞內,導致細胞內溶液濃度大于外界溶液濃度,細胞吸水。
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知識點(diǎn)三 自由擴散和協(xié)助擴散
1.被動(dòng)運輸兩種形式比較:
2.轉運蛋白的特性:
(1)專(zhuān)一性:一種轉運蛋白在對細胞內外物質(zhì)進(jìn)行運輸時(shí)只能對應地運送唯一的一種或性質(zhì)非常相近的一類(lèi)物質(zhì)。
(2)飽和性:細胞膜上的轉運蛋白數量有限,在運輸過(guò)程中當所有轉運蛋白都已承擔相應的運輸任務(wù)時(shí),運輸的速度不再因其他條件而加快。
【思考·討論】
協(xié)助擴散的速率跟什么有關(guān)?(科學(xué)探究)
提示:協(xié)助擴散的速率跟膜內外的濃度梯度和轉運蛋白的數量有關(guān)。
【素養案例】
如圖表示物質(zhì)出入細胞膜的兩種方式,從圖解可以看出 ( )
A.甲、乙兩種物質(zhì)都能夠自由出入細胞膜
B.細胞對甲物質(zhì)的吸收也可以用蛋白質(zhì)作載體
C.甲、乙兩種物質(zhì)都能從高濃度向低濃度運輸
D.甲、乙兩種物質(zhì)都是細胞代謝所必需的物質(zhì)
【解題導引】(1)審題關(guān)鍵:甲、乙兩種物質(zhì)分別被細胞以自由擴散和協(xié)助擴散的方式吸收。
(2)判斷技巧:順濃度梯度:不需要轉運蛋白→自由擴散;需要轉運蛋白→協(xié)助擴散。
【解析】選C。細胞膜具有選擇透過(guò)性,甲、乙兩種物質(zhì)不能夠自由出入細胞,A錯誤; 細胞吸收甲物質(zhì)的方式是自由擴散,不需要用蛋白質(zhì)作載體,B錯誤; 甲、乙兩種物質(zhì)都能從高濃度向低濃度運輸,屬于被動(dòng)運輸,C正確; 甲物質(zhì)以自由擴散的方式進(jìn)入細胞,乙物質(zhì)以協(xié)助擴散的方式進(jìn)入細胞,但不能說(shuō)明兩種物質(zhì)是細胞代謝所必需的物質(zhì),D錯誤。
【素養·探究】——母題追問(wèn)
(1)生命觀(guān)念——結構與功能觀(guān)
上題中的轉運蛋白的合成與運輸與什么細胞器有關(guān)?
提示:膜上的轉運蛋白的合成與運輸過(guò)程與核糖體、內質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線(xiàn)粒體有關(guān)。
(2)科學(xué)思維——演繹與推理
溫度能影響題目中的哪種物質(zhì)的運輸速率?
提示:溫度能夠影響膜上磷脂和蛋白質(zhì)分子的運動(dòng),從而影響物質(zhì)轉運速率,因此甲、乙兩種物質(zhì)的運輸速率都受影響。
【素養·遷移】
比較生物膜和人工膜(雙層磷脂)對多種物質(zhì)的通透性,結果如圖。據此不能得出的推論是 ( )
A.H2O通過(guò)生物膜不需要蛋白質(zhì)的協(xié)助
B.生物膜對K+、Na+、Cl-的通透具有選擇性
C.甘油以自由擴散的方式通過(guò)人工膜
D.分子的大小影響其通過(guò)人工膜的擴散速率
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